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CAXA制造工程师2011第5讲数控加工基础


第五讲 数控加工基础

第五讲 数控加工基础 一 、 数 控 加 工 概 述 数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床,
机床的控制系统对输入信息进行运算与控制,并不断 地向直接指挥机床运动的机电功能转换部件——机床 的伺服机构发送脉冲信号,伺服机构对脉冲信号进行 转换与放大处理,然后由传动机构驱动机床,从而加

工零件。所以

,数控加工的关键是加工数据和工艺参
数的获取,即数控编程。

第八讲 数控加工基础 一 、 数 控 加 工 概 述 1、数控加工一般包括以下几个内容:
(1)对图纸进行分析,确定需要数控加工的部分。 (2)利用图形软件对需要数控加工的部分造型。 (3)根据加工条件,选择合适的加工参数,生成加工 轨迹(包括粗加工、半精加工、精加工轨迹) (4)轨迹的仿真检验。 (5)生成G代码。 (6)传给机床加工。

第八讲 数控加工基础 一 、 数 控 加 工 概 述 2、数控加工有以下主要优点:
(1)零件一致性好,质量稳定。因为数控机床的定位 精度和重复定位精度都很高,很容易保证零件尺寸的 一致性,而且,大大减少了人为因素的影响。 (2)可加工任何复杂的产品,且精度不受复杂程度的 影响。

(3)降低工人的体力劳动强度,从而节省出时间,从 事创造性的工作。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

1、用CAXA-ME实现加工的过程:

首先,在后置设置中须配置好机床。这是正 确输出代码的关键;
其次,看懂图纸,用曲线、曲面和实体表达 工件; 然后,根据工件形状,选择合适的加工方式, 生成刀位轨迹; 最后,生成G代码,传给机床。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

2、两轴加工

机床坐标系的X和Y轴两轴联动,而Z轴固定, 即机床在同一高度下对工件进行切削。两轴加 工适合于铣削平面图形。 在CAXA—ME中,机床坐标系的Z轴即是绝对 坐标系的Z轴,平面图形均指投影到绝对坐 标系的XOY面的图形。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

3、两轴半加工 两轴半加工在二轴的基础上增加了Z轴的移 动,当机床坐标系的X和Y轴固定时,Z轴可以 有上下的移动。 利用两轴半加工可以实现分层加工,每层在 同一高度(指Z向高度,下同)上进行两轴加工, 层间有Z向的移动。 CAXA—ME的平面轮廓和平面区域加工功 能,均针对两轴半加工来设置。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

4、三轴加工
机床坐标系的X、Y和Z三轴联动。 三轴加工适合于进行各种非平面图形即一般的 曲面的加工。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

5、4轴加工
卧式加工中心为四轴联动系统,即X、Y、 Z、B4个方向,立式加工中心也为四轴联动 系统,即X、Y、Z、A4个方向。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

6、5轴加工
五轴联动加土中心通常用来加土叶轮、机翼、 模具等带有复杂曲面的零件。因其装夹一次便可 完成出零件绝大部分甚至全部工序,避免了三轴、 四轴加工中心在多次装夹中产生的定位误差,因 此加工出来的零件精度更高,所用辅助时间更少。 如配置上五轴联动的高档数控系统,还可以 对复杂的空间曲面进行高精度加工,更能够适宜 象汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。 立式五轴加工中心的回转轴有两种方式。 (1)工作台回转轴 (2)立式主轴头的回转

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

7、轮廓 轮廓是一系列首尾相接曲线的集合,如下图所示:

轮廓示例

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

在进行数控编程,交互指定待加工图形 时,常常需要用户指定图形的轮廓,用来界定 被加工的区域或被加工的图形本身。如果轮廓 是用来界定被加工区域的,则要求指定的轮廓 是闭合的;如果加工的是轮廓本身,则轮廓也 可以不闭合。 由于CAXA—ME对轮廓作到当前坐标系 的当前平面投影,所以组成轮廓的曲线可以是 空间曲线。但要求指定的轮廓不应有自交点。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

8、区域和岛

区域指由一个闭合轮廓围成的内部空间,其 内部可以有“岛”。
岛也是由闭合轮廓界定的。 区域指外轮廓和岛之间的部分。由外轮廓和 岛共同指定待加工的区域,外轮廓用来界定加工 区域的外部边界,岛用来屏蔽其内部不需加工或 需保护的部分。如下图所示。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

区域和岛的关系

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

9、机床参数 数控铣床的一些速度参数,包括主轴转速、 接近速度、进给速度和退刀速度。如下图所示。

数控铣中各种速度示例

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

主轴转速是切削时机床主轴转动的角速度;进 给速度是正常切削时刀具行进的线速度;接近速度 为从安全高度切入工件前刀具行进的线速度,又称 进刀速度;退刀速度为刀具离开工件回到安全高度 时刀具行进的线速度;在安全高度以上刀具行进的 线速度取机床的G00。 这些速度参数的给定一般依赖于机床的特点和 用户的经验,原则上讲,它们与机床本身、工件的 材料、刀具材料、工件的加工精度和表面光洁度要 求等相关。

速度参数与加工的效率密切相关。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

10、刀具参数

CAXA-ME主要 针对数控铣加工, 目前提供三种铣 刀:球刀(r=R)、 端刀(r=0)和R刀 (r<R),其中R为 刀具的半径、r为 刀角半径。刀具 参数中还有刀杆 长度L和刀刃长度 l,如下图所示:

刀具参数示意图

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

在三轴加工中,端刀和球刀的加工效果有明
显区别,当曲面形状复杂有起伏时,建议使用

球刀,适当调整加工参数可以达到好的加工效
果。在二轴中,为提高效率建议使用端刀,因 为相同的参数,球刀会留下较大的残留高度。

选择刀刃长度和刀杆长度时请考虑机床的情况
及零件的尺寸是否会干涉。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念 对于刀具,还应区分刀尖和刀心,两者均是刀具的对称 轴上的点,其间差一个刀角半径,如下图所示:

刀的分类

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念
11、刀具轨迹和刀位点 刀具轨迹是系统按给定工艺要求生成的对给定加工图形进 行切削时刀具行进的路线,如下图所示。系统以图形方式显 示。刀具轨迹由一系列有序的刀位点和连接这些刀位点的直 线(直线插补)或圆弧(圆弧插补)组成。 本系统的刀具轨迹是按刀尖位置来计算和显示的。

刀具轨迹和刀位点

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念
12、安全高度和起止高度 安全高度是指保证在此高度以上可以快速走刀不发生干 涉的高度,应高于零件的最大高度。 起止高度是进退刀时刀具的初始高度,起止高度应大于 安全高度。

安全高度和起止高度

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

13、慢速下刀高度 每一次下刀,刀具都是快速运动(G00),当 距下刀点某一距离值时,刀具以接近速度下降。 这个距离值称为慢速下刀高度。 14、加工余量 铣加工是一个去余量的过程,即从毛坯 开始逐步除去多余的材料,以得到需要的零 件。这种过程往往由粗加工和精加工构成, 必要时还需要进行半精加工,即需经过多道 工序的加工。在前一道工序中,往往需给下 一道工序留下一定的余量。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

实际的加工模型是指定的加工模型按给定的加 工余量进行等距的结果。如下图所示:

加工余量示意

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

15、加工误差与步长
刀具轨迹和实际加工模型的偏差即是加工 误差。用户可通过控制加工误差来控制加工的 精度。 用户给出的加工误差是刀具轨迹同加工模 型之间的最大允许偏差,系统保证刀具轨迹与 实际加工模型之间的偏离不大于加工误差。 用户应根据实际工艺要求给定加工误差, 如在进行粗加工时,加工误差可以较大,否则 加工效率会受到不必要的影响;而进行精加工 时,需根据表面要求等给定加工误差。

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

在两轴加工中,对于直线和圆弧的加工不存在 加工误差,加工误差指对样条线进行加工时用折 线段逼近样条时的误差。 在三轴加工中,还可以用给定步长的方式控 制加工的误差,步长用来控制刀具步进方向上每 两个刀位点之间的距离,系统按用户给定的步长 计算刀具轨迹,同时系统对生成的刀具轨迹进行 优化处理,删除处于同一直线上的刀位点,在保 证加工精度的前提下提高加工的效率。因此用户 给定的是加工的最小步距,实际生成的刀具轨迹 中的步长可能大于用户给定的步长。如下图所示:

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念

加工误差与步长

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念 16、行距和残留高度及刀次
行距指加工轨迹相邻两行刀 具轨迹之间的距离。如图所示。

在三轴加工中,由于行距造 成的两刀之间一些材料未切削, 这些材料距切削面的高度即是 残留高度。
在加工时,可通过控制残留 高度来控制加工的精度。 有时可通过指定刀具轨迹的 行数及刀次来控制残留高度。 行距和残留高度及刀次

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念
17、顺铣和逆铣 在铣加工中需注意顺铣和逆铣的不同,顺铣和逆铣的 切削效果是不同的。在数控铣削加工中,一般总是采用 顺铣的方式,可以得到较好的加工效果。

顺铣和逆铣

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念 18、干涉
在切削被加工表面时,如果刀具切到了不应该切的部分, 则称为出现干涉现象,或者叫做过切。 在CAXA—ME系统中,干涉分为两种: 自身干涉:指被加工表面中存在刀具切削不到的部分时 存在的过切现象, 面间干涉:指在加工一个或一系列表面时,可能会对其 他表面产生过切的现象

自身干涉

面间干涉

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念 19、限制线
刀具轨迹不允许越过的线。在限制线加工中,刀具轨 迹被限定在两系列限制线之中。如下图所示:

限制线示意

第八讲 数控加工基础 二 、 数 控 加 工 的 基 本 概 念 20、限制面
专门用来限制刀位轨迹。在参数线加工中用到。如下图 所示。

限制面示意图

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

1、切入切出
切入切出选项卡 菜单在大部分加工方 法中都存在,其作用 是设定加工过程中刀 具切入切出方式 。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置
2、接近点和返回点

根据模型或者加工条件,从接近点开始移动或者移动 到返回点的部分可能与领域发生干涉的情况。避免的方法 有变更接近位置点或者返回位置点。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

3、下刀方式

下刀方式选项卡菜 单在所有加工方法中 都存在,其作用是设 定加工过程中刀具下 刀方式 。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

4、切削用量

切削用量选项卡 菜单在所有加工方 法中都存在,其作 用是设定加工过程 中切削过程中所有 速度值 。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

5、加工边界 加工边界选项 卡菜单在大部分加 工方法中都存在, 且都相同,其作用 是加工边界进行设 定。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

6、加工参数 ①加工方向 “加工方向”在所有加工方法中都存在,在某些 加工方法中只有顺铣和逆铣两项,其作用是对加 工方向进行选择。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

②参数

“参数”在所有加工方法中都存在 。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

③加工坐标系和起始点
“加工坐标系”和“起始点”在所有加工方 法中都存在,其作用是对加工坐标系和起始点 进行设定。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

④其他常用参数说明
(1)XY切入 · 行距:XY方向的相 邻扫描行的距离。 · 残留高度:由球刀 铣削时,输入铣削通 过时的残余量(残留 高度)。当指定残留 高度时,会提示XY切 削量。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

(2)Z切入 z向切削设定有以下两种定义方式。 · 层高:z向每加工层的切削深度。 · 残留高度:系统会根据输入的残留高度的 大小计算z向层高。 · 最大层间距:输入最大z向切削深度。 根 据残留高度值在求得Z向的层高时,为防止在 加工较陡斜面时可能层高过大,限制层高在最 大层间距的设定值之下。 ·最小层间距:输入最小z向切削深度。 根据 残留高度值在求得Z向的层高时,为防止在加 工较平坦面时可能层高过小,限制层高在最小 层间距的设定值之上。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

(3)进行角度 输入0度,生成与X轴平行的扫描线 轨迹。 输入90度,生成与Y轴平行的扫描线 轨迹。 输入值范围是0度~360度。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

(4)加工顺序 ·Z优先:以被被识别的山或谷为单位进行加工。自 动区分出山和谷,逐个进行由高到低的加工(若加 工开始结束是按Z向上的情况则是由低到高)。若 断面为不封闭形状时,有时会变成XY方向优先。 ·XY优先:按照Z进刀的高度顺序加工。即仅仅 在XY方向上由系统自动区分的山或谷按顺序进行 加工。

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

(5)行间连接方式

行间连接方式有直线、圆弧、 S形3种类型

第八讲 数控加工基础 三 、 通 用 参 数 设 置

(6)平坦部识别 自动识别模型的平坦区域,选择是否根据该 区域所在高度生成轨迹。


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